Чейз, Ричард, Б., Эквилайн, Николас, Дж., Якобе, Роберт, Ф. Производственный и операционный менеджмент

Подождите немного. Документ загружается.

421

они ограничивают возможность достижения баланса. В нашем примере мы используем в

качестве исходного правило "а". Ниже представлены все элементы, проранжированные по

мере убывания числа последующих элементов.

Таблица 10.1. Элементы операций по сборке тележки модели J и время их выполнения

Элемент

операции

Продолжительность

элемента (в

секундах)

Описание

Предшествующие

элементы

Установите заднюю осевую опорную стойку

и вручную закрепите ее четырьмя болтами с

гайками

—

11 Вставьте заднюю ось

Затяните гайки на задней осевой опорной

стойке

Установите передний осевой узел и вручную

закрепите его четырьмя болтами с гайками

—

15 Затяните винты на переднем осевом узле

Вставьте первое заднее колесо и закрепите

крышку (закрывающую центральную часть

колеса)

Вставьте второе заднее колесо и закрепите

крышку

Вставьте первое переднее колесо и закрепите

крышку

Вставьте второе переднее колесо и закрепите

крышку

Установите ручку тележки и закрепите ее

вручную с помощью болта и гайки

F, G, Н, I

9 Затяните болт и гайку

Всего 195

Элемент Количество последующих элементов

В или D 5

С или E 4

F, G, Н или I

5. Затем в соответствии с правилом "b" нужно последовательно, начиная с элементов

А и В, среди элементов с наибольшим числом последующих элементов находить наиболее

продолжительный элемент и включать его в состав операции. Такие последовательные

манипуляции нужно продолжать до тех пор, пока суммарное время выполнения элементов

не станет равным или несколько меньшим длительности такта. Отобранные элементы

войдут в рассматриваемую операцию. Затем из оставшихся элементов аналогичным

образом формируют последующие операции до полного исчерпания элементов. Эти

манипуляции для нашего примера представлены в табл. 10.2 и на рис. 10.11.

Составленные операции представлены в табл. 10.2 и графически на рис. 10.11. Числу

сформированных операций (в нашем примере их 5) соответствует количество

необходимых рабочих мест, т.е. N

= 5.

422

6. Определите эффективность балансирования по формуле:

7. Оцените решение. Значение эффективности, равное 77%, указывает на

существование простоев, продолжительность которых для всей поточной линии

составляет 23% (1,0 - 0,77). Из табл. 10.2 и рис. 10.11 можно найти, что общее время

простоев составляет 57 с, причем пятая операция имеет максимальный простой, равный

41,4 с.

Возможна ли лучшая балансировка? В этом случае, да. Попытайтесь сбалансировать

линию в обратном порядке, вначале по правилу "b", а потом — по правилу "а". Это

позволит сбалансировать линию на основе только четырех операций.

Расщепление рабочих операций

Часто наибольшая продолжительность элементов или рабочих блоков определяет

такт производственной линии. Это время является нижним временным пределом, если

только нет возможности расщепить рабочий блок или элемент на две или несколько

частей.

Рассмотрим следующий пример. Предположим, поточная линия создается с

продолжительностями элементов операций 40, 30, 15, 25, 20, 18, 15 с. Линия работает 7,5

часов в день и спрос на изделия 750 единиц в день.

Такт поточной линии при выпуске 750 изделий в день составляет (7,5 час х 60 мин х

60 с)/750 = 36 с. При таком такте к элементу с продолжительностью 40 с нельзя добавить

какой-либо элемент, т.е. он будет самостоятельной операцией, причем со временем

выполнения, превышающим такт. Как сбалансировать линию в таком случае?

Таблица 10.2. Балансирование на основе правила выбора элемента с наибольшим количеством

последующих элементов

Элемент

Продолжительность

элемента

(в секундах)

Остаток

незанятого

времени (в

секундах)

Ближайшие

последующие

элементы для

включения в

операцию

Элементы с

наибольшим

числом

последующих

элементов

Элементы с

наибольшей

продолжите

льностью

Операция 1

А 45

5,4

Простой

Нет

Операция 2

D 50

0,4

Простой

Нет

Операция 3

В 11 39,4 С, Е С, Е Е

Е 15 24,4 C, H, I С

С 9 15,4 F, G, Н, I F, G,H, I F.G.H, I

Р 12

3,4

Простой

Нет

Операция 4

G 12 38,4 H, I Н, I H, I

Н* 12 26,4 I

I 12 14,4 J

J 8

6,4

Простой

Нет

Операция 5

К 9

41,4

Простой

Нет л.

* Отмеченные элементы выбраны произвольно среди элементов с одинаковым временем выполнения

423

Рис. 10.11. Граф формирования операций сборки тележки модели J

Обозначение. WS — операция (рабочее место)

Основная проблема балансирования линии в этом примере связана с выполнением

операции с 40-секундной продолжительностью. Существует несколько способов

выполнения этой операции при требуемом такте, равном 36 с.

1. Расщепление операции. Нужно задаться вопросом: нельзя ли расщепить операцию

на две таким образом, чтобы они представляли законченные блоки элементов, раздельно

выполняемые на двух рабочих местах?

2. Разделение операции. Нужно проанализировать, нельзя ли каким-то образом

разделить операцию так, чтобы часть работы выполнялась на соседнем рабочем месте?

Способ отличается от расщепления тем, что соседнее рабочее место при этом действует

как вспомогательная единица и не выполняет некоторые работы, необходимые для

завершения операции в целом.

3. Использование параллельных рабочих мест. Можно установить на операции два

рабочих места, которые будут работать параллельно.

4. Использование труда более квалифицированных рабочих. Поскольку время

выполнения рассматриваемой операции превышает такт лишь на 11%, возможно, более

квалифицированный рабочий сможет уложиться в 36 с.

5. Организация сверхурочной работы. При изготовлении одной единицы продукции

за 40 с за день будет производиться 675 единиц, т.е. на 75 изделий меньше, чем требуется.

Сверхурочное время, необходимое для изготовления дополнительных 75 единиц, составит

(75 х 40 с/60 с) = 50 мин.

6. Изменение конструкции изделия. Для небольшого снижения времени выполнения

операции можно попытаться изменить конструкцию изделия.

Другие способы сокращения продолжительности операций включают:

модернизацию оборудования, привлечение вспомогательного рабочего, обслуживающего

поточную линию; замену материалов и привлечение рабочих, владеющих разными

специальностями.

Гибкая конфигурация сборочной линии

Как мы видели в предыдущем примере, при балансировании поточной линии часто

возникает проблема обеспечения равномерной загрузки рабочих мест. Общим способом

решения подобных проблем являются использование гибких конфигураций сборочных

линий, примеры которых показаны на рис. 10.12. В нашем примере с фабрикой игрушек

сборочная линия U-образной формы (на рис. 10.12 она находится справа внизу) смогла бы

решить проблему неравномерной загрузки рабочих мест.

Компьютерное балансирование сборочной линии

Компании, использующие в производстве сборочные линии, для их балансировки

424

часто применяют компьютеры. Большинство компаний разрабатывают свои собственные

программы, но довольно широко применяются и коммерческие программные пакеты.

Один из них под названием "Конфигурация сборочной линии" (Assembly-Line

Configuration — ASYBL$) применяется компанией General Electric. Здесь при компоновке

операций для рабочих мест используется правило "наибольшего позиционного веса". Это

правило, в частности, означает, что операции устанавливают поочередно по позиционным

весам, которые равны времени, необходимому для выполнения данной операции плюс

продолжительность всех операций, следующих за ней. Операцию с наибольшим

позиционным весом следует определить как первую (по времени, приоритету и другим

ограничениям). Такое программное обеспечение представляет пользователю несколько

вариантов решения. В табл. 10.3 приведена часть выходных компьютерных данных,

полученных с помощью этой программы для задачи балансировки сборочной линии с 35

операциями (программа может обрабатывать до 450 операций). В качестве критерия

использовался заданный уровень эффективности. Обратите внимание на изменение

показателей, которое имеет место при увеличении количества рабочих мест. Большее

число рабочих мест позволяет лучше сбалансировать работу линии, а значит, и достичь

более высокой эффективности.

Таблица 10.3. Пример выходных данных, полученных с помощью компьютерной программы

балансирования сборочной линии

ВВЕДИТЕ НОМЕР ОПЦИИ? 3

ВВЕДИТЕ ЗАДАННУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ? 0.85

ОБЩАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ = 82%

ДИСПЕРСИЯ = 0.0153

ТАКТ = 0.347

МИНИМАЛЬНЫЙ ТАКТ = 0.343

КОЛИЧЕСТВО РАБОЧИХ МЕСТ = 19

ОБЩАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ = 80%

ДИСПЕРСИЯ = 0.0175

ТАКТ = 0.3 68

МИНИМАЛЬНЫЙ ТАКТ = 0.3 68

КОЛИЧЕСТВО РАБОЧИХ МЕСТ =18

ОБЩАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ = 7 5%

ДИСПЕРСИЯ = 0.0214

ТАКТ = 0.417

МИНИМАЛЬНЫЙ ТАКТ = 0.415

КОЛИЧЕСТВО РАБОЧИХ МЕСТ = 17

Источник. General Electric Company, Assembly-Line Configuration, ASYBLS User's Guide

(Revised, 1985), p. 17.

Балансирование линии смешанной сборки

Рассматриваемый ниже способ балансирования поточной линии сборки смешанной

последовательности изделий (моделей), сокращенно "линии смешанной сборки",

используют многие промышленные компании, внедрившие у себя систему J1T, например

Toyota. Цель такой балансировки — удовлетворить изменяющийся спрос на различные

изделия и не допустить образования больших запасов. Балансирование линии смешанной

сборки включает разработку циклограмм производства различных изделий в течение дня

или недели на одной и той же линии.

Пример 10.2. Балансирование линии смешанной сборки

Чтобы представить себе, как оно осуществляется, предположим, что у компании по

425

производству игрушек на производственной линии просверливают отверстия в раме

тележки модели J и модели К. Время, необходимое для сверления отверстий для каждой

модели, разное.

Примем, что последующие операции на линии окончательной сборки требуют

одинакового количества рам тележки моделей J и К. Необходимо рассчитать такт

производственной линии, обеспечивающий выпуск равного количества рам моделей J и К.

Конечно, можно вначале несколько дней изготавливать рамы только для модели J, а затем

— только для модели К, пока их не станет равное количество. Но в таком случае

существенно увеличится незавершенное производство.

Если ставится задача снизить объем незавершенного производства, следует

составить циклограмму чередования производства моделей J и К при условии

изготовления равного количества рам обеих моделей.

Пусть продолжительность изготовления рам составляет для J — 6 минут, для К—4

минуты.

Рабочий день равен (8 часов х 60 мин) = 480 мин.

Решение

Составим уравнение затрат времени для производства рам J и К:

6J + 4K= 480.

Поскольку необходимо выпускать одинаковые количества J и К, из этого уравнения

находим: 48J и 48К в день или 6J и 6K в час.

Ниже в виде циклограммы приведен один из возможных способов согласования

производства рам J и К.

Циклограмма чередования производства моделей J и К

Последовательность

изготовления модели

JJ ККК JJ JJ ККК

Время изготовления 6,6 4,4,4 6,6 6,6 4,4,4

Продолжительность мини-цикла 12 12 12 12 12

Продолжительность общего цикла 60

Этот способ балансирования линии обеспечивает производство 6 рам каждого типа в

час с продолжительностью мини-цикла 12 минут.

Другой вариант балансирования: JKKJKJ с продолжитель-ностями 6, 4,4, 6, 4, 6.

Этот вариант позволяет производить 3J и 3К каждые 30 минут с длительностью мини-

цикла 10 минут.

Простота этого метода видна из примера его описания Яшухиро Мондоном

(Yasuhiro Monden) из компании Toyota Motor.

426

Рис. 10.12. Гибкие конфигурации сборочных линий

Источник. Robert W. Hall, Attaining Manufacturing Excellence (Homewood. IL: Dow Jones-Irwin,

1987), p. 125.

"Линии окончательной сборки компании Toyota представляют собой линию сборки

смешанной последовательности моделей. Ежедневный выпуск продукции рассчитывается

путем деления количества автомобилей, предусмотренного месячным графиком

производства, на число рабочих дней в месяце. Затем вычисляется такт сборки каждой

модели и определяется последовательность их выпуска. Чтобы различные модели

автомобилей производились в установленное для них время, на конвейере задается

порядок их следования"

Yasuhiro Monden, Toyota Production System: Practical Approach to Production Management (Atlanta, GA:

Industrial Engineering and Management Press, Institute of Industrial Engineers, 1983), p. 208.

Современные взгляды на поточное производство

Широкое распространение поточных линий в производстве привело к резкому

увеличению норм выработки. Исторически сложилось так, что акцент почти всегда

делался на полном использовании рабочей силы; т.е. на создание сборочных линий,

минимизирующих простои рабочих. Степени использования оборудования и сооружений

уделялось меньше внимания, как менее значимым факторам. Предшествующие

427

исследования были, в основном, посвящены поиску оптимальных решений без учета

изменений в производственной среде.

Современные взгляды на сборочные линии отражают широкие перспективы их

развития, в процессе которого повышается гибкость выпуска собираемых на линиях

изделий и маневренность рабочих мест (т.е. возможность изменять их размеры и число

рабочих), возрастает надежность за счет повышения качества обычных профилактических

ремонтов и обслуживания, а также увеличивается выпуск высококачественной продукции

за счет улучшения технической оснащенности и совершенствования обучения рабочих. Во

врезке "Как чувствовать себя уверенно на напряженном рынке высоких технологий" о

компании Compaq Computer описаны возможности использования сборочных линий в

комбинации с производственными ячейками (это тема следующего раздела) при быстрых

изменениях спроса на конкретные изделия.

Размещение оборудования по принципу групповой технологии

При размещении оборудования по принципу групповой технологии, или

формирования технологических ячеек, различное оборудование группируют в ячейки для

выполнения операций с несколькими изделиями, однородными по конструктивно-

технологическим признакам. В настоящее время этот принцип широко используется при

металлообработке, производстве чипов для компьютеров и на сборочных работах.

Наибольшие преимущества и выгоды от размещения оборудования по принципу

формирования технологических ячеек получает производство, работающее по заказам, и

мелкосерийное производство. К этим преимуществам относятся следующие.

1. Улучшение человеческих взаимоотношений. В состав ячейки входят несколько

рабочих, которые образуют небольшую рабочую бригаду, выполняющую законченный

блок работ.

2. Быстрое приобретение и накопление производственного опыта. Рабочие имеют

дело с ограниченным числом разнотипных деталей. Поэтому благодаря частому

повторению работ с одними и теми же деталями, рабочие быстро обучаются.

3. Уменьшение незавершенного производства и затрат на транспортирование

материалов. Ячейка объединяет несколько производственных операций, поэтому детали в

ней меньше задерживаются на обработке и не требуется их большого запаса.

4. Быстрая переналадка производства. Ограниченное количество видов

выполняемых работ требует относительно небольшого комплекта необходимых

инструментов, который можно быстро заменить при переходе на выпуск другой

продукции.

Формирование производственных ячеек

Переход от организации производства и размещения оборудования,

ориентированных на технологический процесс, к организации производства по принципу

групповой технологии предполагает три стадии.

1. Группировка компонентов изделия в семейства, имеющие общие этапы обработки.

Эта стадия требует разработки компьютеризированной системы классификации и

кодирования деталей. Часто эта стадия самая дорогая, несмотря на то, что многие

компании разработали короткие процедуры для идентификации и формирования семейств

деталей.

2. Определение структуры доминирующих потоков семейств компонентов, на основе

которых размещаются или переразмещаются технологические процессы.

3. Физическая группировка оборудования и технологических процессов в ячейки. На

этом этапе иногда некоторые компоненты невозможно включить в какое-либо семейство,

428

а специализированное оборудование нельзя разместить в одной из ячеек из-за того, что

оно часто используется для выполнения работ, относящихся к разным ячейкам. Такие

негруппируемые компоненты изделия и оборудование размещают в отдельной ячейке

"остатков".

Схема на рис. 10.13 иллюстрирует процесс разработки технологических ячеек,

который применяют в компании Rockwell Telecommunication Division — производителе

компонентов волновода.

На части А рис. 10.13 показано исходное размещение, ориентированное на

технологический процесс; на 5-план переразмещения технологических операций,

основанный на общности этапов обработки компонентов изделия, объединенных в

семейства; на С — размещение оборудования и операций в технологической ячейке, в

которой выполняются все операции, за исключением последней. Согласно Р. Дж.

Шонбергеру (R. J. Schonberger), организация технологической ячейки в этом случае

наиболее целесообразна, так как

■ были отдельные семейства компонентов изделия;

■ было несколько станков каждого типа, поэтому выведение из ячейки какого-либо

станка не уменьшало ее пропускной способности;

■ рабочие центры представляли собой легко передвигаемые отдельно стоящие

станки, тяжелые, но довольно просто закрепляемые на полу.

Р. Дж. Шонбергер подчеркнул, что этими тремя особенностями производства всегда

следует руководствоваться при принятии решения о целесообразности создания ячеек

Richard J. Schonberger, World Class Manufacturing (New York: Free Press, 1986), p. 112.

"Виртуальная" технологическая ячейка

Если оборудование не так легко передвигается, его не включают в комплект

однородных единиц оборудования при формировании технологической ячейки. Если к

тому же однородные семейства компонентов производятся непродолжительное время,

скажем, два месяца, формируют временные условные ("виртуальные") ячейки групповой

технологии, состоящие, например, из одного сверлильного станка на участке сверления,

трех фрезерных станков на фрезерном участке и одной сборочной линии на участке

сборки. При этом, в соответствии с принципом групповой технологии, в конкретной

ячейке должны осуществляться все работы с конкретным семейством компонентов

изделия.

Размещение оборудования по принципу обслуживания неподвижного

объекта

Размещение оборудования по принципу обслуживания неподвижного объекта

используется при относительно небольшом числе единиц выпускаемой продукции, но, как

правило, крупногабаритной и сложной. Разрабатывая размещение оборудования для

производства неподвиж ного изделия, можно мысленно представить его в виде ступицы

колеса с материалами и оборудованием, расположенными концентрически вокруг точки

производства в порядке их использования и необходимости их перемещения. Например, в

кораблестроении заклепки, использующиеся во всей конструкции изделия, должны

размещаться близко к корпусу или прямо в нем. Тяжелые части двигателя, подвозимые к

корпусу только один раз, можно разместить на более далеком расстоянии, а подъемные

краны, поскольку они постоянно используются, следует располагать рядом с корпусом.

429

Рис. 10.13. Формирование ячейки для производства компонентов волновода

Источник. Напечатано с разрешения The Free Press, an imprint of Simon and Schuster, from World

Class Manufacturing by Richard J. Schonberger & Associates.

Для организации производства неподвижного изделия необходимо установить

очередность выполнения работ, которая определяется производственными стадиями.

Размещение оборудования и компонентов вокруг неподвижного объекта следует

разрабатывать по принципу группирования материалов по их технологическому

приоритету. Этот принцип используют при монтаже крупногабаритного оборудования,

например штамповочного пресса, выполнение монтажных работ на котором

осуществляется в строгой последовательности. Этого же принципа придерживаются при

сборке изделий, когда она начинается с самого основания изделия, а потом к нему

добавляются компоненты в виде стандартных блоков.

430

НОВАЦИЯ

Как чувствовать себя уверенно на напряженном рынке высоких технологий

В 1998 году с большой помпой Compaq устроила презентацию нового семейства мощных

высокоскоростных ноутбуков, имеющих современный дизайн. Названное Armada, оно призвано

заменить аналогичную гамму ноутбуков компании Centura, о чем было объявлено в 1997 году.

Compaq возлагает большие надежды на Armada, но, независимо от высокого качества изделия,

срок их жизни ограничен.

Быстроразвивающиеся нововведения и резко увеличившаяся конкуренция в Силиконовой

Долине способствуют ускорению технологического цикла. Это означает, что для достижения

гибкости при вы пуске новых или улучшенных моделей производители компьютеров должны

модернизировать оборудование на своих заводах. "Вы вынуждены планировать рождение нового

изделия и одновременно его похороны, — объясняет Дэвид By, аналитик по вопросам технологии

компании Chicago Corp. — Но если вы не запланируете эти события, то рискуете потерять много

денег и большую долю рынка".

Даже при уровне продаж около 15 миллиардов долларов в 1995 году подразделение Compaq

в Хьюстоне с трудом осуществляет инвестиции в свои фабрики. Компания разработала систему,

которая позволяет ей легко реагировать на запросы розничных торговцев и предприятий

розничной торговли вместо простого снабжения их со складских резервов, что всегда создавало

проблемы при поддержании стабильной работы предприятий. Ключевым элементом в новой

системе являются "производственные ячейки", которые Compaq использует при изготовлении

различных моделей компьютеров наряду с традиционными сборочными линиями. В каждой

ячейке работают три человека, которые полностью собирают, тестируют и отгружают

компьютеры. По иронии судьбы производственные ячейки являются давно забытой старой идеей,

состоявшей в том, что еще до индустриальной революции группы людей изготавливали некоторые

изделия прямо у себя дома.

Одно из главных преимуществ производственной ячейки заключается в том, что в ней

можно ежедневно производить различные модели компьютеров, если в этом возникает

необходимость. Для Compaq легче производить сотни различных моделей компьютеров,

используя 48 ячеек вместо одной традиционной сборочной линии. "Производство на основе ячеек

дает нам возможность вносить изменения в выпускаемую продукцию тогда, когда нам это нужно,

— говорит вице-президент Compaq Рос Кулей, — хотя и не всегда". Опыт Compaq показал, что

использование производственных ячеек повышает производительность труда на 23%, а качество

продукции — на 25%.

Издержки

Несмотря на эти преимущества, производство на основе ячеек остается дорогим. Оснащение

обычной сборочной линии обходится Compaq в 2,5 миллиона долларов, а для создания ячеек той

же производительности необходимо 10 миллионов долларов, так как каждую ячейку необходимо

оснастить полным набором инструментов. Кроме того, рабочие производственных ячеек должны

быть лучше обучены и получать более высокую заработную плату, чем рабочие сборочной линии.